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Schneesterne - wirklich einzigartig

Schnee. Allein der Gedanke an diese feste Form des Niederschlags zaubert dem werten Wetterenthusiasten ein glückseliges Lächeln ins Gesicht. Aber es ist auch schon ein faszinierendes Konstrukt. In diesem Sinne soll hier ein wenig Wertschätzung betrieben werden und erst einmal einfach etwas über die Bildung und Einzigartigkeit der himmlischen Kristalle und Flocken zum Besten gegeben werden.

Schneestern
Ein Schneestern ist ein einzigartiges Gebilde, dessen Form vor allem durch das Wachstum in unterschiedlichen Temperatur- und Feuchteverhältnissen stattfindet

Zunächst zum terminologischen Unterschied. Ein Schneekristall oder auch Schneestern ist die Grundform: Das einzelne, zumeist sechsseitige filigrane Wesen. Eine Schneeflocke ist dagegen die Zusammenballung von mehreren Schneekristallen durch Verhaken oder auch dem Zusammenpappen mittels ‚Wasserkleber’. Daher beschränken wir uns hier erst einmal auf die Grundform, den einzelnen Schneekristall.

Eiskristallbildung

Grundsätzlich – ohne jetzt zu sehr ins Detail zu gehen - entsteht der Kristall durch eine anfängliche Anlagerung von Wasserdampf oder auch schon unterkühlten Wolkentröpfchen an einen Eiskeim, der entweder ein kleines festes Teilchen (ein sogenannter Sublimationskern) oder ein gefrorener kleiner Wassertropfen ist. Das Ganze passiert zumeist bei Temperaturen ab -12°C, da ab dieser Temperatur die meisten zur Eisbildung wirksamen Eiskeime erst aktiviert sind. Ohne diese Eiskeim und nur mit ‚gewöhnlichen‘ Kondensationskernen sind die Wolkentröpfchen meist bis zu -48°C im flüssigen Zustand. Aber das nur nebenbei bemerkt. Jetzt muss unser gebildeter, anfänglicher kleiner Eisembryo weiter zu einem schönen Schneestern bzw. stattlicheren Eiskristall wachsen. Das tut er durch Sublimation von Wasserdampf in die feste Form auf dem Eiskristall. Allerdings herrschen in den verschiedenen Bereichen der Luft unterschiedliche Temperaturen und Feuchtverhältnisse und je nach diese gibt es auch unterschiedliche Formen die der wachsende Kristall annimmt.

Formenvielfalt


Wegen der Molekülstruktur durch die nur Winkel von 60 und 120° möglich sind bildet sich weitgehend nur sechseckige Formen. Allerdings diese in sehr unterschiedlichen Ausprägungen. Der japanische Physiker Nakaya Ukichirō (1900-1962) arbeitet dabei ein Schema des Formenwachstums in Abhängigkeit der Temperaturen und der Wasserdampfübersättigung heraus und entwickelte das weit verbreitete Schneekristall Morphologie Diagramm.
Eiskristallformen
Eine frühe Klassifizierung von Schneeflocken von Israel Perkins Warren (1814-1892) -- aus "Snowflakes: a chapter from the book of nature" (1863)

Hier zeigt sich, dass bei der Bildung die Typen der Eiskristalle eine enge Abhängigkeit von der Temperatur aufweisen, während die Abhängigkeit von der Übersättigung deutlich geringer ist. Nach Nakay bzw. nachfolgend Sir Basil John Mason (1923-2015) gilt für die verschiedenen Hauptarten folgende Tabelle:

Temperaturbereich

Eiskristallart

0°C bis -3°C
-3°C bis -5°C
-5°C bis -8°C
-8°C bis -12°C
-12°C bis -16°C
-16°C bis -25°C
-25°C bis -50°C
dünne hexagonale Plättchen
Nadeln
Prismen mit Höhlungen
hexagonale Platten
dendritische Kristalle (die klassischen Schneesterne)
Platten
Prismen mit Höhlungen


Daraus ergibt sich, dass, wenn ein Eiskristall durch die Atmosphäre ‚fällt‘, er in unterschiedlich temperierte Luftschichten mit auch unterschiedlicher Feuchte kommt. Bei seiner Wanderung gen Erdboden wird damit sein Aufbau in immer anderen Arten vor sich gehen, als bei seiner ursprünglichen Bildung. Es entstehen somit die unterschiedlichsten Formzusammensetzungen und damit eben Schneekristalle. Die äußeren Verhältnisse verändern sich ständig und nicht zuletzt durch die chaotische Turbulenz der Luftströmungen sind letztlich so viele Kombinationen möglich, wobei eben noch Bruchteile von Kristallen anwachsen können oder Verunreinigungen das Wachstum ebenso individuelle verändern können, dass eine schier unendliche Formenvielfalt entsteht und kein Schneestern je dem anderen gleicht. Zumindest hat man bisher noch nicht zwei absolut identische Schneesterne gefunden.

12-armige Schneesterne

Anzumerken ist hier direkt noch, dass sogar 12-armige Schneesterne durch aus gelegentlich beobachtet werden.

Diese bilden sich nämlich dann, wenn anfangs zwei noch sehr kleine Schneesterne zusammenkommen (-kleben) und dann sich die jeweils sechs Arme weiter ausbilden. Und 2 x 6 ergibt dann 12.